[发明专利]生产石墨烯泡沫的方法

说明书

本发明公开了一种生产石墨烯泡沫的方法，其特征在于，通过化学氧化法合成氧化石墨烯，然后在氧化石墨烯溶液中加入燃料分子，经过混合、加热变为粘稠胶体，最后高温点燃，得到产品石墨烯泡沫。该方法工艺简单，可用于大规模合成石墨烯泡沫材料；该方法通过调控燃料分子的量及马弗炉的温度，从而控制产品石墨烯泡沫的网络孔状结构；所生产的产品石墨烯泡沫具有三维孔状结构，具有低密度性，良好的导电性、吸附性和稳定性。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，特别是涉及一种生产石墨烯泡沫的方法。

背景技术

石墨烯作为一种新兴的明星材料，从发现至今经历了迅速的发展。石墨烯是由碳原子构成的二维材料，具有良好的电学、力学特性，有很广阔的应用前景。作为一种微观二维材料，石墨烯的应用受到较多限制，而石墨烯的宏观化材料能够大大提升适用性，促进其发展应用。基于二维石墨烯材料构建的三维宏观材料，如石墨烯泡沫，具有良好的导电导热性能，吸附性能等，可用于能源、催化、传感等多种领域。然而石墨烯材料合成困难，价格昂贵，制约了其工业化应用和发展。

为此，全球科学家及企业科研人员在石墨烯泡沫材料的制造上进行了大量探索，并获得了很大进展。现在已经出现了一些石墨烯泡沫的合成技术。比如，中国专利文献CN106629685A公开了一种具有多级结构的三维石墨烯泡沫及其制备方法，具体公开了一种在金属泡沫骨架上进行化学气相沉积的方法制备石墨烯泡沫。中国专利文献CN103213978A公开了一种石墨烯泡沫的制造方法，具体公开了用水热处理氧化石墨烯溶液再冻干的方法制备石墨烯多孔泡沫。但是，上述专利提供的合成石墨烯宏观泡沫材料的方法，步骤繁多，所需仪器复杂，制造成本高昂，难以大规模生产。因此，寻求一种高效的、廉价的、可以大规模合成石墨烯泡沫的工艺迫在眉睫。

发明内容

基于上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高效地生产石墨烯泡沫的方法，该方法可以实现高性能、多功能性石墨烯泡沫的简单快速、规模化的制备；该方法制备的石墨烯泡沫具有较好的导电性、吸附性和稳定性。

上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种生产石墨烯泡沫的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、以化学氧化法制备氧化石墨烯；

步骤二、将所述氧化石墨烯，分散于水中，得到氧化石墨烯溶液；

步骤三、将燃料分子与所述氧化石墨烯溶液混合均匀，得到混合溶液；

步骤四、对所述混合溶液持续加热，直至变为粘稠的胶体；

步骤五、将所述胶体放入预热的马弗炉中加热，得到所述石墨烯泡沫。

优选地，所述氧化石墨烯溶液的浓度为6-10mg/mL；更优选地，所述氧化石墨烯溶液的浓度为6mg/mL。

优选地，步骤一中，所述化学氧化法为改进Hummer法，利用浓硫酸及高锰酸钾氧化石墨粉体制备所述氧化石墨烯，其中，所述浓硫酸和所述高锰酸钾的质量比(1-1.5):1。

优选地，所述燃料分子溶于水，在空气中能够完全燃烧，燃烧产生大量气体，所述气体包括CO₂、H₂O以及N₂，所述燃料分子的燃点为150-500摄氏度。所述氧化石墨烯具有氧化性，燃料分子在高温下燃烧，释放出大量气体，在石墨烯层间形成网络孔状结构。